JP2000345327A

JP2000345327A - スパッタリングターゲット、電極膜、および電子部品

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Publication number: JP2000345327A
Application number: JP15543999A
Authority: JP
Inventors: Takashi Watanabe; 高志渡辺; Koichi Watanabe; 光一渡邊; Takashi Ishigami; 隆石上; Takashi Yamanobe; 尚山野辺; Makoto Kikuchi; 誠菊池; Yuji Fujimoto; 裕二藤本; Naomi Fujioka; 直美藤岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-12
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: JP4342639B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＤＲＡＭやＦＲＡＭに搭載される薄膜キャパシ
タの電極形成などに用いられるＲｕまたはＲｕ合金から
なるスパッタリングターゲットにおいて、Ｒｕ膜やＲｕ
合金膜の膜厚分布や膜質の均一性を高めると共に、下地
に対する付着力を向上させる。【解決手段】ＲｕまたはＲｕ合金からなるスパッタリン
グターゲットであって、ターゲット表面においてＸ線回
折法で測定された積分強度値における（００２）面の結
晶方位含有比を０．０５以上とする。さらに、ターゲッ
ト表面においてＸ線回折法で測定された積分強度値にお
ける{I(002)/35}/{I(101)/100}の比を３．０以上とし、
かつターゲットの各部位における{I(002)/35}/{I(101)/
100}の比のばらつきを±３０％以内とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリなど
に用いられる薄膜キャパシタの電極形成に好適なスパッ
タリングターゲット、およびそれを用いた電極膜と電子
部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理装置の高速化、大容量化
に伴い、大容量のＤＲＡＭや不揮発性の強誘電体メモリ
（ＦＲＡＭ）が用いられるようになってきている。これ
らＤＲＡＭやＦＲＡＭには薄膜キャパシタが搭載されて
おり、さらなる大容量化、小型化のために高誘電性材料
や強誘電性材料の研究、またこれら高誘電性材料や強誘
電性材料に適した電極の開発などが進められている。

【０００３】例えば、高誘電性材料もしくは強誘電性材
料としては、ＳｒＴｉＯ₃やＢａ_1- _xＳｒ_xＴｉＯ₃な
どのペロブスカイト型酸化物が用いられている。

【０００４】このようなペロブスカイト型酸化物からな
る誘電体膜を有する薄膜キャパシタにおいては、高純度
ＲｕやＲｕ合金、あるいはこれらの酸化物を電極として
使用することが記載されている。このようなＲｕ系電極
膜の形成には主としてスパッタ法が利用されており、例
えばＡｒ＋Ｏ₂の混合ガスを用いた反応性スパッタによ
りＲｕ系の電極膜を形成することが行われている。この
ようなスパッタ法を適用したＲｕ系電極膜の形成には、
高純度ＲｕターゲットやＲｕ合金ターゲットが用いられ
る。

【０００５】ところで、近年、半導体ウエハのサイズは
８インチから１２インチへと大型化されつつあり、また
例えばＤＲＡＭに関しては６４Ｍから２５６Ｍ、さらに
は１Ｇと大容量化が進められている。半導体素子の容量
はさらに増大する一方で、素子面積は減少させることが
求められていることから、電極や配線の微細化などが積
極的に進められている。このような電極膜に用いられる
スパッタ膜には、膜質や膜厚分布が均一で、かつ下地に
対して付着力に優れるなどの特性が要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＲｕまたはＲｕ合金からなるスパッタリングターゲット
では、ウエハ面内の膜厚分布やシート抵抗などが均一に
なりやすく、安定した特性を有する電極膜を得ることが
難しいという問題がある。特に、Ａｒ＋Ｏ₂の混合ガス
雰囲気を用いた反応性スパッタを適用した場合に、膜厚
分布やシート抵抗のばらつきが問題となっている。

【０００７】ＲｕやＲｕ合金などからなる電極膜の膜質
や膜厚分布のばらつきについては、ターゲットの表面お
よび内部の結晶方位がスパッタ放射角度に影響を及ぼし
ていることが考えられる。そこで、従来のＲｕ基のスパ
ッタリングターゲットでは、結晶組織の微細化やある程
度の結晶面の制御などにより膜質や膜厚分布を均一化す
ることが試みられているが、十分な結果を得るまでには
至っていない。

【０００８】さらに、従来のスパッタリングターゲット
を用いたＲｕ系電極膜は、下地に対する付着力が不十分
であり、例えばペロブスカイト型酸化物からなる誘電体
膜を用いたＤＲＡＭやＦＲＡＭなどの信頼性を低下させ
る原因となっている。また、従来のスパッタリングター
ゲットを用いた場合には、スパッタ時にパーティクルが
発生しやすく、回路の断線や短絡の原因となっている。

【０００９】ここで、上述したＡｒ＋Ｏ₂の混合ガスを
スパッタガスとして用いる理由は、下地としてのＳｉ酸
化膜やＳｉ窒化膜などに対するＲｕ系電極膜の付着力を
向上させることにあるが、従来のスパッタリングターゲ
ットでは付着力の十分な向上が実現されておらず、Ｒｕ
系電極膜の膜剥がれなどを招いている。

【００１０】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、ＲｕやＲｕ合金あるいはこれらの酸化
物を用いて、例えば誘電体膜としてペロブスカイト型酸
化物を有する薄膜キャパシタの電極などをスパッタ法で
形成する際に、電極膜の膜厚分布や膜質の均一性を高め
るとともに、下地に対する付着力を向上させたスパッタ
リングターゲット、さらにはパーティクルの発生を低減
させることを可能にしたスパッタリングターゲットを提
供することを目的としており、またそのようなスパッタ
リングターゲットを用いることによって、特性や付着力
などを向上させた電極膜およびそれを用いた電子部品を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、スパッタ
リングを用いて形成されるＲｕ系電極膜の膜厚分布や膜
質の均一性、および下地に対する付着力を改善するため
に、ＲｕまたはＲｕ合金からなるスパッタリングターゲ
ットの結晶方位やその配向性などについて検討を行っ
た。

【００１２】ここで、通常のＲｕ系電極膜のＸ線回折法
による主ピークは（１１０）面であることが知られてい
るが、上述した目的に対してはＲｕの（００２）面と
（１０１）面が重要であり、これらの結晶面の配向性を
制御することによって、熱的に安定なターゲット結晶組
織が得られることを見出した。

【００１３】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たものであって、本発明のスパッタリングターゲット
は、請求項１に記載したように、ＲｕまたはＲｕ合金か
らなるスパッタリングターゲットであって、ターゲット
表面においてＸ線回折法で測定された積分強度値におけ
る（００２）面の結晶方位含有比が０．０５以上である
ことを特徴としている。

【００１４】このように、ターゲット表面の（００２）
面の結晶方位含有比を０．０５以上とすることによっ
て、Ｒｕ系電極膜の下地に対する付着力を向上させるこ
とができ、また膜厚分布や膜質の均一性も高めることが
可能となる。さらに、パーティクルの発生も抑制するこ
とができる。

【００１５】本発明のスパッタリングターゲットは、さ
らに請求項３に記載したように、ＲｕまたはＲｕ合金か
らなるスパッタリングターゲットであって、ターゲット
表面においてＸ線回折法で測定された積分強度値におけ
る{I(002)/35}/{I(101)/100}の比が３．０以上であるこ
とを特徴としている。この際、請求項４に記載したよう
に、ターゲットの各部位における{I(002)/35}/{I(101)/
100}の比のばらつきは±３０％以内とすることが好まし
い。

【００１６】このように、ターゲット表面における{I(0
02)/35}/{I(101)/100}の比を３．０以上とすることによ
って、スパッタ時のターゲット組織を安定化させること
ができ、これに基づいてＲｕ系電極膜の膜厚分布や膜質
の均一性を高めることができ、また下地に対する付着力
も向上する。さらに、パーティクルの発生も抑制するこ
とができる。

【００１７】さらに、本発明のスパッタリングターゲッ
トは、請求項５に記載したように、結晶組織として再結
晶組織を有することが好ましい。また、請求項６に記載
したように、ターゲット全体としての平均結晶粒径が１
００μｍ以下であることが好ましい。この際、請求項７
に記載したように、ターゲットの各部位における平均結
晶粒径は、ターゲット全体の平均結晶粒径に対してその
バラツキが±２５％以内であることが好ましい。

【００１８】本発明の電極膜は、請求項９に記載したよ
うに、上記した本発明のスパッタリングターゲットを用
いて、スパッタ成膜してなるＲｕ膜またはＲｕ合金膜を
有することを特徴としている。

【００１９】また、本発明の電子部品は、請求項１０に
記載したように、上記した本発明の電極膜を具備するこ
とを特徴としている。本発明の電子部品の具体例として
は、例えば請求項１１に記載したように、下部電極と、
前記下部電極上に配置された誘電体膜と、前記誘電体膜
上に配置された上部電極とを具備し、前記下部電極およ
び上部電極の少なくとも一方が上記した本発明の電極膜
からなる薄膜キャパシタが挙げられる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００２１】本発明のスパッタリングターゲットは、Ｒ
ｕまたはＲｕ合金からなるものである。

【００２２】ターゲットをＲｕで構成する場合、その純
度は例えば９９．９９％以上というように高純度である
ことが好ましい。

【００２３】また、ターゲットを構成するＲｕ合金に
は、Ｒｕに各種金属元素（合金化元素）を１種または２
種以上含有させたものを用いることができる。例えば、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｎｂなどの金属元素を０．０１〜２０重量％の範囲
で含有させたＲｕ合金を用いることができる。これら合
金化元素は耐熱性、耐腐食性などに寄与するものであ
る。

【００２４】本発明のスパッタリングターゲットは、上
述したようなＲｕまたはＲｕ合金からなるターゲットの
表面において、Ｘ線回折法で測定された積分強度値にお
ける（００２）面の結晶方位含有比を０．０５以上とし
ている。（００２）面の結晶方位含有比は図１に示す式
により計算される値を示すものである。

【００２５】ここで、例えばＩ（００２）は（００２）
面の測定強度であり、Ｒ（００２）は（００２）面の相
対強度比（補正値）である。本発明で規定するＸ線回折
法による各結晶面の強度値は、たとえば以下のようにし
て測定する。まず、Ｘ線としてＣｕ−Ｋα線を使用し、
測定試料の表面層を研磨などで処理した後、Ｘ線回折装
置を用いて表面の各結晶方位の積分強度値（測定強度
値）を求める。

【００２６】本発明における各結晶面の積分強度値は、
各結晶面からの回折強度が完全にランダムに配向してい
る粉末の回折強度で正規化した補正強度値を用いる。す
なわち、ＪＣＰＤＳＣＡＲＤなどの値で測定強度値を
補正して積分強度値を求め、これらから各結晶面の結晶
方位含有比を算出する。なお、（００２）面及び（１０
１）面の積分強度値（補正強度）の算出方法を表１に示
す。

【００２７】

【表１】ＲｕまたはＲｕ合金からなるスパッタリングターゲット
表面において、Ｘ線回折法で測定された積分強度値にお
ける（００２）面の結晶方位含有比を０．０５以上とす
ることによって、得られるスパッタ膜（Ｒｕ膜、Ｒｕ合
金膜、あるいはこれらの酸化膜）の下地に対する密着性
を向上させることができる。この（００２）面の結晶方
位含有比は０．０８以上であることがさらに好ましい。

【００２８】本発明のスパッタリングターゲットは、さ
らにターゲット表面においてＸ線回折法で測定された積
分強度値における{I(002)/35}/{I(101)/100}の比を３．
０以上としている。この際、ターゲットの各部位におけ
る{I(002)/35}/{I(101)/100}の比のばらつきは±３０％
以内とすることが好ましい。

【００２９】ここで、Ｉ（００２）は（００２）面の測
定強度値、３５は（００２）面の相対強度比（補正
値）、Ｉ（１０１）は（１０１）面の測定強度値、１０
０は（１０１）面の相対強度比（補正値）である。これ
らから求められる{I(002)/35}/{I(101)/100}の比は、
（００２）面と（１０１）面との結晶方位含有比を表す
ものである。

【００３０】ＲｕまたはＲｕ合金からなるスパッタリン
グターゲットの表面において、Ｘ線回折法で測定される
結晶面は多数挙げられているが、特に（００２）面と
（１０１）面が熱的に安定なターゲット組織を得るため
の指標として重要である。そこで、本発明では上記した
ように｛I(002)/35}/{I(101)/100} の比を３．０以上と
している。このような条件を満足させることによって、
ターゲット組織の熱的安定性を高めることができるた
め、得られるスパッタ膜（Ｒｕ系電極膜）の膜厚分布や
膜質の均一性を向上させることが可能となり、さらには
パーティクルの発生を抑制することができる。

【００３１】すなわち、上記した｛I(002)/35}/{I(101)
/100} の比が３．０％未満であるということは、スパッ
タリングターゲットの結晶組織が加工組織や部分的な再
結晶組織であることを意味しスパッタリングターゲット
の温度上昇に伴って再結晶組織が回復、あるいは部分的
に再結晶化するおそれが大きい。このようなスパッタリ
ングターゲットの結晶組織の変質に伴って、得られるス
パッタ膜の膜質や膜厚分布などが変化する。また、異常
放電などの突発的な現象が生じ、パーティクルの発生量
も増加する。

【００３２】言い換えると、上記した｛I(002)/35}/{I
(101)/100} の比を３．０以上とすることによって、タ
ーゲット組織の回復や部分的な再結晶化を防ぐことがで
きる。このように、ターゲット結晶組織の熱的安定性を
高めることによって、得られるスパッタ膜（Ｒｕ系電極
膜）の膜厚分布や膜質の均一性を向上させることが可能
となり、さらにはパーティクルの発生を抑制することが
できる。スパッタリングターゲットの｛I(002)/35}/{I
(101)/100} の比は４．５以上とすることがさらに好ま
しい。

【００３３】さらに、スパッタリングターゲットの各部
位において、｛I(002)/35}/{I(101)/100} の比のバラツ
キを±３０％以内とすることによって、各部位で均一な
スパッタリング効果が得られ、より一層スパッタ膜（Ｒ
ｕ系電極膜）の膜厚分布や膜質の均一性を向上させるこ
とができる。スパッタリングターゲットの各部位におけ
る結晶方位含有比のバラツキが±３０％を超えると、各
部位における熱的安定性が異なることになり、スパッタ
粒子の放出特性が変化してしまう。これは膜厚分布や膜
質の変動要因となる。｛I(002)/35}/{I(101)/100} の比
のばらつきは±１５％以内とすることがさらに好まし
い。

【００３４】本発明のスパッタリングターゲットは、上
述したように結晶組織として再結晶組織を有することが
好ましい。加工組織ではスパッタリングターゲットの温
度上昇により結晶組織が回復あるいは部分再結晶化する
ことがあり、このスパッタリングターゲットの結晶組織
の変質に伴い膜質などが変動したり、異常放電などが起
こりパーティクルが増発するおそれがある。一方、スパ
ッタリングターゲットが再結晶組織を有する場合には、
結晶組織の回復や部分再結晶化、また異常放電などを防
ぐことができ、安定した膜質を再現性よく得ることがで
きる。

【００３５】また、本発明のスパッタリングターゲット
においては、ターゲット全体としての平均結晶粒径が１
００μｍ以下であることが好ましく、さらに各部位での
平均結晶粒径のばらつきがターゲット全体での平均結晶
粒径の±２５％以内であることが好ましい。ターゲット
全体としての平均結晶粒径は５０μｍ以下とすることが
より好ましく、さらには１０μｍ以下とすることが望ま
しい。

【００３６】ターゲットの平均結晶粒径が１００μｍよ
り大きいと、スパッタ時に各結晶粒からの原子の放出特
性の違いが顕著になり、膜厚分布が不均一になるおそれ
がある。さらに、平均結晶粒径が１００μｍより大きい
とスパッタ時にターゲット表面付近の電界が局部的に乱
れ、異常放電が起こりやすくなる。このような領域のタ
ーゲット物質は液状もしくはクラスター状となってター
ゲットから飛散し、これらの物質が核となってダストが
発生する。

【００３７】同様に、各部位での平均結晶粒径のばらつ
きがターゲット全体としての平均結晶粒径の±２５％の
範囲を超えると、各部位での原子などの放出特性の違い
が顕著になり、膜質が不安定となるおそれがある。各部
位での平均結晶粒径のばらつきはターゲット全体として
の平均結晶粒径の±１５％以内とすることがさらに好ま
しい。なお、各部位での平均結晶粒径の測定は、ＪＩＳ
Ｈ０５０１に記載されている切断法を適用して実施す
るものとする。

【００３８】本発明のスパッタリングターゲットは、粉
末冶金法、溶解法、急冷凝固法などの公知の方法によっ
て作製することができる。例えば、Ｒｕ粉末単体、もし
くはＲｕ粉末に例えばＴｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｐｔ、Ｉｒ、
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂなどの粉末を所定量混合し
た粉末や合金粉末を、ホットプレス法やＨＩＰ法で燒結
することにより作製される。この際、ホットプレスやＨ
ＩＰは再結晶温度以上の温度で実施する。ホットプレス
やＨＩＰ時の温度が再結晶温度未満であると、本発明で
規定するＲｕの（００２）面の結晶方位含有比、あるい
は（００２）面と（１０１）面との結晶方位含有比を満
足させることができない。

【００３９】また、ホットプレスやＨＩＰを施す原料粉
末すなわちＲｕ粉末、Ｒｕ合金粉末Ｒｕと合金化元素と
の混合粉末などとしては、所定の粉末粒径のものを使用
する。具体的には３０μｍ以下の粒径を有する原料粉末
を用いることが好ましい。このような原料粉末を用いる
ことによって、ターゲット全体としての平均結晶粒径、
さらには各部位での平均結晶粒径のばらつきを所望範囲
に制御することができる。ターゲット素材に塑性加工お
よび熱処理を施す場合には、その際の条件によっても結
晶粒径を制御することができる。

【００４０】ここで、ホットプレス法やＨＩＰ法でター
ゲット素材を作製した後に、塑性加工を施す場合には、
その際の処理温度を再結晶温度以上とすることによって
も、本発明で規定する（００２）面の結晶方位含有比、
あるいは（００２）面と（１０１）面との結晶方位含有
比を満足させることができる。また、塑性加工後に施す
熱処理温度を再結晶温度以上とすることによっても同様
である。溶解法や急冷凝固法などでターゲット素材を作
製した場合についても同様である。

【００４１】ＲｕもしくはＲｕ合金の具体的な再結晶温
度はおおよそ１０００〜１６００℃程度であるため、上
記したホットプレスやＨＩＰ時の温度、あるいは塑性加
工やその後の熱処理温度は１２００℃以上とすることが
好ましい。特に、これらの処理温度を１３００℃以上と
することによって、（００２）面の結晶方位含有比や
（００２）面と（１０１）面との結晶方位含有比をより
一層高めることができる。上述したような方法により
得られたターゲット素材を所望形状に機械加工した後、
バッキングプレートと接合することによって、本発明の
スパッタリングターゲットが得られる。

【００４２】本発明の電極膜は、上述したような本発明
のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜する
ことにより得られるＲｕ膜またはＲｕ合金膜を有する。
本発明のスパッタリングターゲットを用いた成膜は、通
常のＡｒガスを用いて実施してもよいし、またＡｒ＋Ｏ
₂の混合ガスをスパッタガスとして用いた反応性スパッ
タにより実施してもよい。

【００４３】本発明のスパッタリングターゲットを用い
て成膜したＲｕ系電極膜は、膜質、シート抵抗、膜厚分
布などが均一で、かつＳｉ基板、その表面に形成される
Ｓｉ酸化膜やＳｉ窒化膜などの下地に対して良好な付着
力を示し、剥がれなどが生じにくいため、それを用いた
各種電子部品の特性、信頼性、耐久性などを向上させる
ことができる。また、スパッタ時のパーティクル発生を
抑制することができるため、回路の断線や短絡を防ぐこ
とができると共に、配線の微細化などに対しても大きく
貢献する。

【００４４】さらに、上述した反応性スパッタを適用し
た成膜によれば、酸素を含むＲｕ膜またはＲｕ合金膜が
得られる。このような酸素を含むＲｕ膜やＲｕ合金膜
は、特に下地に対して優れた密着性を示す。本発明にお
いては、このような酸素を含むＲｕ膜またはＲｕ合金膜
と、通常のスパッタ法により成膜したＲｕ膜またはＲｕ
合金膜との積層膜を電極膜として用いてもよい。この
際、酸素を含むＲｕ膜またはＲｕ合金膜は、下地に対す
る密着性の向上に寄与すると共に、下地の拡散を防ぐバ
リア材としても機能する。

【００４５】本発明の電極膜は各種電子部品の電極に適
用可能であるが、特にＳｒＴｉＯ₃やＢａ_1-xＳｒ_xＴ
ｉＯ₃などのペロブスカイト型酸化物からなる誘電体膜
を有する薄膜キャパシタの電極として好適である。薄膜
キャパシタの具体的な構造としては、Ｓｉ基板などの上
に下部電極を形成し、下部電極上に誘電体膜および上部
電極を順に形成した構造が挙げられ、このような下部電
極または上部電極の少なくとも一方に本発明の電極膜が
用いられる。このような薄膜キャパシタは、例えば大容
量ＤＲＡＭやＦＲＡＭなどの半導体記憶素子に適用され
る。

【００４６】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述ぺる。

【００４７】実施例１原料粉末としてＲｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｔａの各粉末を
用意し、これら粉末をＲｕ単体、Ｒｕ−１０ａｔ％Ｗ、
Ｒｕ−１２ａｔ％Ｍｏ、Ｒｕ−５ａｔ％Ｐｔ、Ｒｕ−２
０ａｔ％Ｔａとなるように調合した。

【００４８】これらの粉末を温度１３００〜１４００
℃、保持時間４時間、加圧加重２５００Ｐａ、１０Ｐ
ａ以下の真空雰囲気の条件下でホットプレスし、直径１
２７ｍｍ、厚さ５ｍｍの寸法を有するＲｕターゲットお
よびＲｕ合金ターゲットをそれぞれ１０枚ずつ作製し
た。これらのうち、それぞれ５枚のターゲットについて
は、ホットプレス後に１８００〜２０００℃で３〜５時
間保持し、結晶粒径の調節を行った。

【００４９】上述した方法により各組成について、それ
ぞれ平均結晶粒径が１００μｍ以下のスパッタリングタ
ーゲットを５枚と、１００μｍを超えるスパッタリング
ターゲットを５枚作製した。なお、表２の試料Ｎｏ１〜
Ｎｏ５のスパッタリングターゲットは平均結晶粒径が１
００μｍ以下のものであり、試料Ｎｏ６〜Ｎｏ１０のス
パッタリングターゲットは平均結晶粒径が１００μｍを
超えるものである。

【００５０】これら各ターゲット表面の（００２）面の
結晶方位含有比をＸ線回折法により測定した。結晶方位
含有比は、試料表面の変質層を研磨して除去した後、Ｘ
線回折計で各結晶方位に対応する回折線の積分強度を測
定し、得られた強度値を相対強度値（ＪＣＰＤＳＣＡ
ＲＤ参照）で補正した後、図１の式を用いて算出した。
表２に各ターゲットの（００２）結晶方位含有比、平均
結晶粒径のばらつき、（００２）／（１０１）結晶方位
含有比およびそのばらつきを示す。

【００５１】

【表２】表２から分かるように、試料Ｎｏ１〜Ｎｏ５の各ターゲ
ットは（００２）結晶方位含有比が０．０５以上であ
り、試料Ｎｏ６〜Ｎｏ１０の各ターゲットは（００２）
結品方位含有比が０．０５以下である。また、平均結晶
粒径のばらつきは試料Ｎｏ１〜Ｎｏ５の各ターゲットが
２５％以下であるのに対して、試料Ｎｏ６〜Ｎｏ１０の
各ターゲットは２５％以上となっている。

【００５２】さらに、Ｎｏ１〜Ｎｏ５の各ターゲットの
（００２）／（１０１）結晶方位含有比は３以上であ
り、そのばらつきは±３０％以内であった。

【００５３】次に、上述した各スパッタリングターゲッ
トを用いて、温度: ２０℃（室温）、ＤＣ出力：０．５
ｋＷ、スパッタガス：ＡｒとＯ₂の混合ガス( Ａｒ：Ｏ
₂＝１６：４）、圧力：ｌ．３×１０^-3Ｐａ以下、スパ
ッタ時間：ｌ分、の条件で、それぞれスパッタリングを
行い、Ｓｉウェーハ上にＲｕ膜またはＲｕ合金膜を成膜
した。

【００５４】このようにして得たＲｕ膜およびＲｕ合金
膜の膜厚分布およびダスト数を測定した。さらに、得ら
れた薄膜の密着性をピール試験により評価した。膜厚分
布の測定は膜厚測定機（ａｌｐｈａ−ｓｔｅｐ２００）
を用いて行い、図２に示すＳｉウェーハの各部位につい
て実施した。膜中のダスト数はダストカウンタ装置（Ｖ
Ｍ−３）を用いて測定した。ピール試験においては、図
２に示すＳｉウェーハの各部分から５ｍｍ角のサンプル
を１０個採取した後、ピール試験用のテープを薄膜に接
着し、このテープを剥がした際に薄膜がテープにつくか
つかないかで密着性の度合いを評価した。

【００５５】上記した試料Ｎｏｌ〜Ｎｏ１０の各スパッ
タリングターゲットを用いた薄膜の膜厚分布を表３に示
す。平均結晶粒径が１００μｍ以下で（００２）結晶方
位含有比が０．０５以上の試料Ｎｏｌ〜Ｎｏ５の各スパ
ッタリングターゲットを用いた場合には、膜厚のばらつ
きをその平均膜厚の±５％以内に収めることができるこ
とが分かる。一方、結晶粒径が１００μｍ以上で（００
２）結晶方位含有比が０．０５未満の試料Ｎｏ６〜Ｎｏ
１０の各スパッタリングターゲットを用いた場合には、
膜厚のばらつきがその平均膜厚の±５％を超えているこ
とが分かる。

【００５６】

【表３】表４はダストの粒径と数の関係を示したものである。平
均結晶粒径が１００μｍ以下で（００２）結晶方位含有
比が０．０５以上の試料Ｎｏ１〜Ｎｏ５の各スパッタリ
ングターゲットを用いた場合には、どの大きさのダスト
も少なく、特に１００μｍ以上のダストは全ての場合に
おいて１桁台と少なくなっていることが分かる。一方、
結晶粒径が１００μｍ以上で（００２）結晶方位含有比
が０．０５未満の試料Ｎｏ６〜Ｎｏ１０の各スパッタリ
ングターゲットを用いた場合、ダストが非常に多くなっ
ていることが分かる。

【００５７】

【表４】次に、ピール試験による薄膜の密着性の評価結果につい
て説明する。表５はピール試験の結果を示したものであ
る。平均結晶粒径が１００μｍ以下で（００２）結晶方
位含有比が０．０５以上の試料Ｎｏ１〜Ｎｏ５の各スパ
ッタリングターゲットを用いて成膜したＲｕ膜またはＲ
ｕ合金膜は、薄膜がテープに付着した割合が１桁台であ
った。一方、結晶粒径が１００μｍ以上で（００２）結
晶方位含有比が０．０５未満の試料Ｎｏ６〜Ｎｏ１０の
各スパッタリングターゲットを用いて成膜したＲｕ膜ま
たはＲｕ合金膜は、薄膜がテープに付着した割合が試料
Ｎｏ１〜Ｎｏ５により成膜した薄膜に比べてｌ桁多かっ
た。この結果から、本発明のスパッタリングターゲット
を用いることによって、薄膜の付着力が大幅に改善され
ることが確認された。

【００５８】

【表５】さらに、上述したＲｕ膜およびＲｕ合金膜をそれぞれ下
部電極膜と上部電極膜として薄膜キャパシタを構成し
た。誘電体膜にはＢａ_1-xＳｒ_xＴｉＯ₃膜を用いた。
このような薄膜キャパシタは、いずれも信頼性および特
性に優れるものであった。

【００５９】実施例２Ｒｕおよび各種添加元素の原料粉末として純度３Ｎ以上
の粉末を用意し、これら各粉末を表６に示す各組成とな
るように調合した。これら各粉末を１０Ｐａ以下の真空
雰囲気下で表６に示す条件でホットプレスし、さらに直
径１２７ｍｍ、厚さ５ｍｍに機械加工した後、Ｃｕ製バ
ッキングプレートに接合することによって、平均結晶粒
径および結晶方位含有比の異なる１０種類のＲｕターゲ
ットおよびＲｕ合金ターゲットを作製した。

【００６０】これら各ターゲットの平均結晶粒径とその
ばらつき、およびターゲット表面の（００２）／（１０
１）結晶方位含有比とそのばらつきを測定した。これら
の結果を併せて表６に示す。

【００６１】

【表６】次に、上記した各スパッタリングターゲットを用いて、
温度：２０℃（室温）、ＤＣ出力: ０．５ｋＷ、スパッ
タガス：ＡｒとＯ₂の混合ガス（Ａｒ：Ｏ₂＝１６：
４）、圧力：１．３×１０^-3Ｐａ以下、スパッタ時間：
１分、の条件で、それぞれスパッタリングを行い、Ｓｉ
ウェーハ上にＲｕ膜またはＲｕ合金膜を成膜した。得ら
れたＲｕ膜およびＲｕ合金膜について、実施例１と同様
にしてピール試験を実施した。

【００６２】その結果を表７に示す。

【００６３】

【表７】表７から明らかなように、再結晶組織を有し平均結晶粒
径が１００μｍ以下で、平均粒径のばらつきが±２５％
以内であり、ターゲット表面においてＸ線回折法で測定
された積分強度値を用いて計算される｛(002)/35｝/{(1
01)/100 ｝が３．０以上であり、さらにはターゲットの
各部位における(002)/(101) 結晶方位含有比のばらつき
が±３０％以内であるスパッタリングターゲットを用い
て成膜したＲｕ膜およびＲｕ合金膜は、付着力に優れて
いることが分かる。

【００６４】さらに、上述したＲｕ膜およびＲｕ合金膜
をそれぞれ下部電極膜と上部電極膜として薄膜キャパシ
タを構成した。誘電体膜にはＢａ_1-xＳｒ_xＴｉＯ₃膜
を用いた。このような薄膜キャパシタは、いずれも信頼
性および特性に優れるものであった。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リングターゲットによれば、膜厚分布や膜質が均一で、
かつ下地に対して優れた付着力を示すＲｕ膜やＲｕ合金
膜を再現性よく得ることができる。このようなＲｕ膜や
Ｒｕ合金膜は各種電子部品の電極膜として有用である
が、特に誘電体膜としてペロプスカイト型酸化物を有す
る薄膜キャパシタの電極に好適である。このような本発
明の電極膜およびそれを用いた電子部品によれば、その
信頼性や特性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタリングターゲットの結晶方
位含有比の計算方法を示す図である。

【図２】本発明のスパッタリングターゲットの平均結
晶粒径および付着力を測定した各部位を示す図である。

フロントページの続き (72)発明者石上隆神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者山野辺尚神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者菊池誠神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者藤本裕二神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者藤岡直美神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内Ｆターム(参考） 4K029 BA22 BC03 BD02 DC04 4M104 BB04 BB39 DD40 GG16 HH20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＲｕまたはＲｕ合金からなるスパッタリ
ングターゲットであって、ターゲット表面においてＸ線
回折法で測定された積分強度値における（００２）面の
結晶方位含有比が０．０５以上であることを特徴とする
スパッタリングターゲット。
【請求項２】請求項１記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、前記ターゲット表面においてＸ線回折法で測定された積
分強度値における{I(002)/35}/{I(101)/100}の比が３．
０以上であり、かつターゲットの各部位における前記{I
(002)/35}/{I(101)/100}の比のばらつきが±３０％以内
であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項３】ＲｕまたはＲｕ合金からなるスパッタリ
ングターゲットであって、ターゲット表面においてＸ線
回折法で測定された積分強度値における{I(002)/35}/{I
(101)/100}の比が３．０以上であることを特徴とするス
パッタリングターゲット。
【請求項４】請求項３記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、ターゲットの各部位における前記{I(002)/35}/{I(101)/
100}の比のばらつきが±３０％以内であることを特徴と
するスパッタリングターゲット。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、結晶組織が再結晶組織であることを特徴とするスパッタ
リングターゲット。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット全体としての平均結晶粒径が１００μｍ以下
であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項７】請求項６記載のスパッタリングターゲッ
トにおいて、ターゲットの各部位における平均結晶粒径は、前記ター
ゲット全体の平均結晶粒径に対してそのばらつきが±２
５％以内であることを特徴とするスパッタリングターゲ
ット。
【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットにおいて、前記Ｒｕ合金は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＮｂから選ばれる少なくとも
１種の元素を０．０１〜２０重量％の範囲で含むことを
特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項９】請求項１ないし請求項８のいずれか１項
記載のスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ成
膜してなるＲｕ膜またはＲｕ合金膜を有することを特徴
とする電極膜。
【請求項１０】請求項９記載の電極膜を具備すること
を特徴とする電子部品。
【請求項１１】下部電極と前記下部電極上に配置され
た誘電体膜と、前記誘電体膜上に配置された上部電極と
を具備する薄膜キャパシタにおいて、前記下部電極および上部電極の少なくとも一方は、請求
項９記載の電極膜からなることを特徴とする薄膜キャパ
シタ。